Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Physik

Fachgebiet: Angewandte Physik

Betreuer: Prof. Dr. Jennifer Strunk



Moritz Lang
(e-mail: moritz.lang@uni-rostock.de )

Lichtinduzierte Prozesse in heterogenen Photokatalysesystemen: in situ Untersuchungen an Titanoxid auf SBA-15

Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Photokatalysatoren, bestehend aus Titanoxid auf mesoporösem Siliziumoxid hergestellt, die sich ausschließlich in ihrem Titangehalt und der lokalen Struktur der Titanoxid-Spezies unterscheiden. Die Proben wurden mit verschiedenen Methoden eingehend charakterisiert. Als Vergleichsmaterial diente kommerziell erworbenes kristallines P25-TiO2. Allen Proben wurden eine photokatalytische Aktivität bei der Oxidation von Isopropanol nachgewiesen. IR-Messungen zeigten, dass kristalline Strukturen oder größere Oligomere einen negativen Einfluss auf die Selektivität und Lebensdauer des Photokatalysators haben können. Die zugrundeliegenden Mechanismen wurden mit eigens entworfenen optischen in situ Experimenten untersucht. Hierbei zeigten sich deutliche Unterschiede der optischen Eigenschaften zwischen den Titanoxid/Siliziumoxid-Materialien und kristallinem P25. Eine Signaländerung bei wechselnder Atmosphäre wird ausschließlich bei den Titanoxid/Siliziumoxid-Materialien beobachtet.

Within the scope of this work, various photocatalysts consisting of titania anchored on mesoporous silica, which differ only in their titanium content and local structure, were synthesized. The samples were characterized in detail by various methods. Commercially purchased crystalline P25-TiO2 served as a reference material. All samples demonstrated photocatalytic activity in the oxidation of isopropanol. IR-measurements showed that bigger oligomers or crystalline structures have a negative influence on the selectivity and durability of the photocatalysts. The underlying mechanisms were investigated with specially designed in situ optical experiments. This revealed significant differences of the optical properties between silica supported titania materials and crystalline P25. Only for supported photocatalysts, the material response to UV radiation is influenced by changes in the atmosphere.